一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置

摘要

本发明涉及医疗口腔科技术领域，具体涉及一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置；本发明包括牙科种植体、锁紧螺栓、刺激组件和控制组件，刺激组件包括安装座、柔性带、纳米发电机、阳极电极片和阴极电极片，安装座外侧壁上对称地设有一对柔性带，柔性带靠近其自由端处的下端带面上均匀分布有吸盘，吸盘内侧盘面上均设有阳极电极片，安装座与牙科种植体接触的下底面设有阴极电极片，安装座靠近其下端的内部开设有容置腔，柔性带的内部均设有纳米发电机，安装座靠近其上端的内部还对称的开设有四个空腔，四个空腔中分别设有两个稀释组件各两个増浓组件；本发明能够有效地解决现有技术存在治愈效果不佳和治疗流程繁琐等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗口腔科技术领域，具体涉及一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置。

背景技术

20世纪60年代，瑞典学者Brannemark教授发现，金属钛与骨组织的表面微观结构之间能紧密结合形成“骨整合”；骨整合界面理论奠定了现代口腔种植学的基础；骨整合界面是确保种植体周围骨组织能长期保持稳定并承担功能负荷的基础。

口腔医学中，黏膜和种植体之间界面的成功愈合和保持稳定也是种植成功的关键因素；牙种植体穿透黏膜组织露出于口腔，需要建立一个良好的结缔组织封闭，为种植体提供防止口腔细菌及其毒素进入内环境的一道屏障；种植体周围的黏膜组织类似于自然牙周围的龈组织，但与天然牙龈相比，这层相对无血管的软组织防御机制较弱。

种植修复是目前口腔临床和口腔医学研究的热点，提高牙龈组织及骨组织的愈合水平是所面临的任务；骨髓间充质干细胞迁移至种植体-骨界面并沉积骨质、表皮及牙周组织干细胞迁移至种植体-牙龈界面并形成种植体与牙龈上皮间的结合是种植体获得成功的关键。

直流电刺激的方法在促进骨折的愈合、创伤的治疗、神经的生长方面得到了广泛的应用。

在申请号为CN201210593417.4的专利文件中公开了一种微型牙科种植体微电场刺激愈合装置，该装置具有与牙科种植体顶面相吻合的下表面，以及伸出接触部，金属制固位螺栓穿过该愈合装置上开设的圆形通孔，紧固于牙科种植体中，在固位螺栓之上填塞牙科树脂，使得固位螺栓与口腔环境隔离，并与该愈合装置其余部分成一体；绝缘保护层使得电子元件与口腔环境隔离，该装置还包括：微电压恒压电路模块或微电流恒流电路模块；阴电极设置于该愈合装置与牙科种植体相接处的下表面上，以及愈合装置下表面上方固位螺栓的螺杆外表面处；阳电极设置于伸出接触部上，阴电极和阳电极分别与绝缘保护层相连接；该愈合装置体积小，可以方便地安装到牙科种植体上，且固定性好，可长期使用，能显著缩短牙科种植体愈合周期。

但是，其在实际应用的过程中仍存在以下不足：

第一，治愈效果不佳，因为上述装置只是单纯地采用电场对伤口进行刺激，从而刺激细胞定向移动来加速愈合，然而细胞在电场中的移动能力还会受到钙离子浓度的影响，这是因为细胞通过钙粘蛋白连接在一起，而钙粘蛋白则需要钙离子来完成连接，具体表现为：在电场刺激下，若细胞中的钙离子含量越少，细胞就移动得越快。

第二，治疗流程繁琐，因为其采用电源(具体为微型电池和钮扣电池等)，这使得电源的电量十分有限，医生需要频繁地为患者更换电源。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置，能够有效地解决现有技术存在治愈效果不佳和治疗流程繁琐的技术问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置，包括牙科种植体、锁紧螺栓、刺激组件和控制组件；

所述牙科种植体的顶部向内凹陷式地开设有与之同轴且与锁紧螺栓匹配的螺槽；

所述刺激组件包括安装座、柔性带、纳米发电机、阳极电极片和阴极电极片，所述安装座上贯穿有与之同轴的阶梯通槽，所述锁紧螺栓穿过阶梯通槽后连接于螺槽；所述安装座外侧壁上对称地设有一对柔性带，所述柔性带靠近其自由端处的下端带面上均匀分布有吸盘，所述吸盘内侧盘面上均设有阳极电极片，所述安装座与牙科种植体接触的下底面设有阴极电极片，所述安装座靠近其下端的内部开设有容置腔，所述柔性带的内部均设有纳米发电机；

所述控制组件包括设置在容置腔中的电源模块和PCB板，所述PCB板上还设有供电模块、运算放大模块、数模转换模块、处理模块、逆变电路模块和存储模块；

所述刺激组件受控制组件控制，所述安装座靠近其上端的内部还对称的开设有四个空腔，所述安装座的外侧壁上开设有四个导通对应空腔的出液槽，其中一对不相邻的两个空腔中设有稀释组件，另一对不相邻的两个空腔中设有増浓组件，所述稀释组件和増浓组件均受控制组件控制；

所述増浓组件包括设置在对应空腔中第一弹性气囊，所述稀释组件包括设置在对应空腔中的第二弹性气囊，所述第一弹性气囊内部设有钙离子溶液，所述第二弹性气囊内部设有钙结合剂溶液，所述第一弹性气囊和第二弹性气囊上均密封式地设有固定在对应出液槽中的出液管，所述出液管中均设有受到控制组件控制的单向电磁阀。

更进一步地，所述第一弹性气囊和第二弹性气囊在表面无张力的状态下，所述第一弹性气囊和第二气囊的体积不超过空腔容积的1/8。

更进一步地，所述柔性带靠近其中部的下端带面上还均设有受控制组件控制的钙离子浓度传感器。

更进一步地，所述安装座的外侧壁和顶端底壁的表面均设有电绝缘层。

更进一步地，所述阶梯通槽中处于锁紧螺栓尾部上端填充有牙科树脂。

更进一步地，所述阳极电极片与牙龈贴合式接触，所述阴极电极片设置在安装座底部的凹槽中，并且所述阴极电极片的表面与安装座的底部表面平齐，所述阴极电极片与牙科种植体贴合式接触。

更进一步地，所述供电模块为恒电流模块或者为恒电压模块。

更进一步地，所述恒电流模块输出的电流或恒电压模块输出的电压在阳极电极片和阴极电极片之间构成的电场强度范围在150-200mV/mm。

更进一步地，所述阶梯通槽呈上宽下窄状，并且所述阶梯通槽下端槽口的半径等于锁紧螺栓杆体的半径，所述阶梯通槽的深度值大于锁紧螺栓尾部的厚度值。

更进一步地，所述牙科种植体的顶部向内凹陷式地开设有与之同轴且与锁紧螺栓匹配的螺槽。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过增加牙科种植体、锁紧螺栓、刺激组件和控制组件，刺激组件包括安装座、柔性带、纳米发电机、阳极电极片和阴极电极片，控制组件包括设置在容置腔中的电源模块和PCB板，PCB板上还设有供电模块、运算放大模块、数模转换模块、处理模块、逆变电路模块和存储模块，刺激组件受控制组件控制，安装座靠近其上端的内部还对称的开设有四个空腔，安装座的外侧壁上开设有四个导通对应空腔的出液槽，其中一对不相邻的两个空腔中设有稀释组件，另一对不相邻的两个空腔中设有増浓组件，稀释组件和増浓组件均受控制组件控制，増浓组件包括设置在对应空腔中第一弹性气囊，稀释组件包括设置在对应空腔中的第二弹性气囊，第一弹性气囊内部设有钙离子溶液，第二弹性气囊内部设有钙结合剂溶液，第一弹性气囊和第二弹性气囊上均密封式地设有固定在对应出液槽中的出液管，出液管中均设有受到控制组件控制的单向电磁阀的设计。这样处理模块可以先指令稀释组件释放一定量钙结合剂溶液来降低伤口处细胞中的钙离子含量，从而提升伤口处细胞在电场中定向移动的速度，然后处理模块先指令増浓组件释放一定量钙离子溶液来增加伤口处细胞中的钙离子含量，从而提升伤口处细胞之间的结合能力来加速伤口愈合。达到有效地提升对伤口治愈能力的效果。

2、本发明通过在柔性带的内部均设有纳米发电机，并且纳米发电机与安装座内部容置腔中的逆变电路模块电连接、逆变电路模块与电源模块电连接的设计。这样当本装置安装在患者的口腔中时，患者的舌头和口腔内壁会对柔性带造成挤压和摩擦，从而让柔性带内部的纳米发电机产生电流并输出至逆变电路模块进行处理，然后逆变电路模块输出稳定的直流电至电源模块进行存储，从而让电源模块可以长时间的保持有电的状态而不需要频繁地更换安装座。达到有效地简化伤口治疗流程的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一视角下的直观图；

图2为本发明第二视角下部分爆炸视图；

图3为本发明第三视角下安装座的直观图；

图4为本发明第四视角下安装座上的柔性带经过部分剖视后的直观图；

图5为本发明第五视角下安装座经过第一种部分剖视后与第一弹性气囊和第二弹性气囊的爆炸视图；

图6为本发明第六视角下安装座经过第二种部分剖视后的直观图；

图7为本发明安装座的部分剖视截面图；

图8为图3中A区域的放大图；

图9为图5中B区域的放大图；

图10为图5中C区域的放大图；

图11为图5中D区域的放大图；

图中的标号分别代表：1-牙科种植体；2-锁紧螺栓；3-螺槽；4-安装座；5-柔性带；6-纳米发电机；7-阳极电极片；8-阴极电极片；9-阶梯通槽；10-吸盘；11-容置腔；12-电源模块；13-PCB板；14-供电模块；15-运算放大模块；16-数模转换模块；17-处理模块；18-逆变电路模块；19-存储模块；20-空腔；21-出液槽；22-第一弹性气囊；23-第二弹性气囊；24-出液管；25-单向电磁阀；26-钙离子浓度传感器；27-电绝缘层；28-牙科树脂；29-凹槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例

本实施例提供的一种牙科种植体微电场刺激促愈合装置，参照图1-11：包括牙科种植体1、锁紧螺栓2、刺激组件、控制组件、増浓组件和稀释组件，并且刺激组件、増浓组件和稀释组件均由控制组件控制。

(一)

牙科种植体1的顶部向内凹陷式地开设有与之同轴且与锁紧螺栓2匹配的螺槽3；这样可以方便医生为患者更换刺激组件，同时医生后期也能方便地为患者更换种植牙。

(二)

刺激组件包括安装座4、柔性带5、纳米发电机6、阳极电极片7和阴极电极片8，安装座4上贯穿有与之同轴的阶梯通槽9，所述锁紧螺栓2穿过阶梯通槽9后连接于螺槽3；阶梯通槽9呈上宽下窄状(上、下以图2所示方向为准)，并且阶梯通槽9下端槽口的半径等于锁紧螺栓2杆体的半径，阶梯通槽9的深度值大于锁紧螺栓2尾部的厚度值。

安装座4外侧壁上对称地设有一对柔性带5，柔性带5靠近其自由端处的下端带面上均匀分布有吸盘10(这样可以通过吸盘10吸附在牙龈上来将柔性带5绷直，从而减小本装置在患者口腔中的体积)，吸盘10内侧盘面上均设有阳极电极片7，安装座4与牙科种植体1接触的下底面设有阴极电极片8，安装座4靠近其下端的内部开设有容置腔11，柔性带5的内部均设有纳米发电机6。

其中，纳米发电机6与安装座4内部容置腔11中的逆变电路模块18和电源模块12依次电连接，这样当本装置安装在患者的口腔中时，患者的舌头和口腔内壁会对柔性带5造成挤压和摩擦，从而让柔性带5内部的纳米发电机6产生电流并输出至逆变电路模块18进行处理，然后逆变电路模块18输出稳定的直流电至电源模块12进行存储，从而让电源模块12可以长时间的保持有电的状态而不需要频繁地更换安装座4，这会大大降低医生的工作量，同时也会降低患者去医院的次数。柔性带5配合纳米发电机6基于压电效应和摩电效应具备能将机体能量进行多次、反复转化，从而具有较高的输出功率和能量转换效率、较高的自身稳定性、长久持续性和生物信号敏感性等明显优势。

柔性带5靠近其中部的下端带面上还均设有受控制组件控制的钙离子浓度传感器26，这样控制组件可以通过钙离子浓度传感器26检测牙科种植体1所在位置处的伤口处的钙离子浓度，从而便于较为精确地控制伤口处的钙离子浓度。

安装座4的外侧壁和顶端底壁的表面均设有电绝缘层27，阶梯通槽9中处于锁紧螺栓2尾部上端填充有牙科树脂28，其中，牙科树脂28的上端面与安装座4的上端面平齐，阳极电极片7与牙龈贴合式接触(即，医生将安装座4上的两端的柔性带5分别贴合在牙龈的内侧面、外侧面)，阴极电极片8设置在安装座4底部的凹槽29中，并且阴极电极片8的表面与安装座4的底部表面平齐，阴极电极片8与牙科种植体1贴合式接触，这样可以避免本装置安装在患者口腔中时安装座4本身成为导体，从而严格限制电流是从阳极电极片7流入阴极电极片8；从而构成一个方向稳定的电场，从而让伤口处的细胞能够朝着伤口中心的方向移动。

因此，本装置相较于现有技术，不仅具有体积更小(这样可以减小患者口腔中的异物不适感)的优势，同时还具有伤口愈合效果更平整的优势，因为现有技术中阳极电极片和阴极电极片产生的电场方向与伤口平面倾斜角度(相较于垂直)较大，这会使得细胞的移动至伤口表面时的分布不均匀，而本装置中阳极电极片7和阴极电极片8产生的电场方向与伤口平面更趋于垂直，这会使得细胞能够更加均匀地移动到伤口处的表面。

其中，刺激组件能够促进伤口愈合所基于的原理为：体内细胞能够感知并跟随电场，这一过程被称为“电趋性”。

(三)

安装座4靠近其上端的内部还对称的开设有四个空腔20，安装座4的外侧壁上开设有四个导通对应空腔20的出液槽21，其中一对不相邻的两个空腔20中设有稀释组件，另一对不相邻的两个空腔20中设有増浓组件。

值得注意的是，这样保证牙龈伤口内外两侧都能受到钙离子溶液和钙结合剂溶液释放。

増浓组件包括设置在对应空腔20中第一弹性气囊22，稀释组件包括设置在对应空腔20中的第二弹性气囊23，第一弹性气囊22内部设有钙离子溶液，第二弹性气囊23内部设有钙结合剂溶，第一弹性气囊22和第二弹性气囊23在表面无张力的状态下，第一弹性气囊22和第二气囊的体积不超过空腔20容积的1/10，这样就可以在第一弹性气囊22、第二弹性气囊23自身的收缩作用下，自动将其内部的钙离子溶液、钙结合剂溶液挤出。

第一弹性气囊22和第二弹性气囊23上均密封式地设有固定在对应出液槽21中的出液管24，出液管24中均设有受到控制组件控制的单向电磁阀25，这样处理模块17不仅可以通过单向电磁阀25控制第一弹性气囊22和第二弹性气囊23排出的溶液量，同时还可有效地避免患者口腔中的唾液进入第一弹性气囊22和第二弹性气囊23的内部，从而避免钙离子溶液和钙结合剂溶液受到污染而失效。

其中，増浓组件和稀释组件调节伤口处钙离子浓度对伤口愈合速度影响的原理是基于：细胞通过钙粘蛋白连接在一起，而钙粘蛋白则需要钙离子来完成连接，现有研究结果发现，细胞中的钙离子含量越少，细胞就移动得越快。但是，钙离子对活体组织有很多其他的影响。因此为促进伤口快速且有效的愈合，需要通过钙结合剂溶液处理伤口处的细胞，抓住钙离子并打破细胞连接；此时再降低钙离子水平并施加电场，细胞就会根据指令快速移动；最后，通过恢复高钙水平来恢复细胞连接，从而在伤口处产生健康且有凝聚力的皮肤细胞层。

在本实施例中，钙离子浓度传感器26例如可采用由南京大学研制的某型半导体钙离子浓度传感器。

(四)

控制组件包括设置在容置腔11中的电源模块12和PCB板13，PCB板13上还设有供电模块14、运算放大模块15、数模转换模块16、处理模块17、逆变电路模块18和存储模块19。

其中，处理模块17用于执行预存在存储模块19中的控制程序；运算放大模块15和数模转换模块16用于电源模块12和供电模块14实现恒压输出或恒流输出，其具体方式作为现有技术就不再赘述。

供电模块14为恒电流模块或者为恒电压模块，其中恒电流模块和恒电压模块不能共存，即同一本装置中的PCB板13上只能有一个恒电流模块或一个恒电压模块；恒电流模块输出的电流或恒电压模块输出的电压在阳极电极片7和阴极电极片8之间构成的电场强度范围在150-200mV/mm；原因就在于，当细胞暴露于150-200mV/mm的直流电场中时，细胞会向正极发生定向移动，当电场强度大于200mV/mm时，细胞的定向移动反而会降低。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。